"자폐증은 신경세포속 특정 단백질 부족때문"

IBS, 자폐·뇌발달장애 원인 밝혀내
TANC2 부족하면 mTOR 많아지고
mTOR 줄면 뇌 인지 기능 정상회복

뇌 발달과 뇌 기능 조절. 게티이미지 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 자폐와 뇌 발달장애가 신경세포 속 특정 단백질이 부족하기 때문이라는 사실을 밝혀냈다. 연구진은 이번 연구결과를 통해 특정 단백질 유전자 돌연변이로 인한 자폐와 뇌 발달장애 치료제 개발에 도움이 될 것으로 전망했다.

기초과학연구원(IBS)은 시냅스 뇌질환 연구단 김은준 단장팀이 단백질 'TANC2' 부족해 자폐와 뇌 발달장애를 일으킨다고 11일 밝혔다.

TANC2 단백질은 신경세포의 흥분성 시냅스에 존재하는 단백질로 신경세포 발달에 중요한 기능을 하는 것으로 알려져 있다.

연구진은 TANC2 단백질과 mTOR이라는 인산화효소 단백질간 신호전달의 관계를 파악하는 실험을 진행했다. 실험쥐를 TANC2 단백질 발현이 절반으로 줄어들게 만들었다.

실험 결과, TANC2 단백질이 부족하면 mTOR 신호전달 단백질이 비정상적으로 많이 나타나 시냅스와 기억·학습 등의 뇌 기능이 떨어졌다. 이때 실험쥐에 mTOR를 줄이는 약물 '라파마이신'을 투여하면 시냅스와 뇌 인지 기능이 정상으로 돌아왔다.

이는 TANC2 단백질이 mTOR 신호전달 단백질이 생성되는 것을 막아 뇌 기능을 조절한다는 의미다.

정상적인 뇌발달 상황에서 mTOR의 활성은 촉진자와 억제자(TANC2)에 의해 균형 있게 조절되며 정상적 뇌발달, 신경전달 및 행동을 매개한다. 그러나, TANC2의 양이나 기능이 감소하면 그 균형이 깨져서 mTOR가 많이 나타나게 되고 비정상적인 뇌발달, 신경전달 및 행동이 유발된다. 반면 라파마이신과 같은 mTOR 억제 약물을 투여하면 mTOR이 과도하게 나타나는 것이 억제되고 정상적인 뇌발달, 신경전달 및 행동을 회복시킬 수 있다. IBS 제공

또한 연구진은 인간 신경세포에서 TANC2가 줄어들면 mTOR 신호전달체계가 비정상적으로 많이 나타난다는 것도 발견했다. 인간의 신경계에서도 TANC2가 mTOR 저해인자로서 뇌 발달 및 뇌 기능을 조절하는 것이다.

김은준 단장은 "후속 연구를 통해 mTOR 신호전달 억제제를 TANC2 유전자 돌연변이에서 비롯된 자폐 및 뇌 발달장애의 치료에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 온라인판에 11일(한국시간) 게재됐다.

한편, 자폐증은 뇌 발달장애의 한 종류로 세계 인구의 약 2%가 앓고 있다. 뇌의 발달은 세포 내 다양한 신호전달 체계에 의해 조절된다. 그중 mTOR 신호전달은 신경세포를 포함한 대부분 세포의 발달과 기능을 제어한다. 여기에는 대사 장애, 뇌 발달장애 등 다양한 질환이 관련돼 있다고 알려져 있다.

그러나 신경계에서의 mTOR 조절 현상은 이제까지 알려진 바가 거의 없었다.

시냅스 뇌질환 연구단은 이전 연구에서 TANC2 단백질이 정상적인 뇌 발달에 필수적이라는 사실을 밝혀냈다.

이후 다양한 임상연구를 통해 TANC2와 자폐와 뇌 발달장애의 연관 가능성이 제기됐지만 정확한 발병현상을 밝히지는 못했었다.

[e-mail] 김만기 기자